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加压式捏炼机的转子端面密封

发布时间:2017-07-17 23:51:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

加压式捏炼机以它体积小、总量轻、耗电量小、维护简单、价格低等优点,近年来成为国内小型橡胶制品、发泡塑料厂、EVA生产厂等工厂使用的主要的混炼设备。

加压式捏炼机工作过程中存在着很多不足之处,如转子端面密封不可靠、混炼效率低、不适于混炼硬度较高的胶等,特别是转子端面密封的问题,一直困扰着设备使用厂及制造厂。使用厂希望密封动、静圈经久耐用、更换方便、密封效果好,但制造厂却由于制造成本等原因,不能做大的改动。

加压式捏炼机的密封与密闭式炼胶机在密封结构上的大区别是:捏炼机的密封是“干式”摩擦,依靠密封静圈上镶嵌的自润性材料润滑;而密炼机的密封“湿式”摩擦,则是由专用的高压润滑油泵为密封面供油,进行强制润滑。

目前生产此种设备的厂家很多,大多集中在北方,特别是大连地区,整体产量占全国60%~70%的市场份额。各个制造厂的技术大同小异,在转子密封结构上都是采用弹簧外压干式摩擦式密封结构。这种密封结构技术自从20世纪80年代由大连橡塑机械厂从日本引进,后被多家公司采用,并经过20几年的发展,已经衍生出多种样式结构,但基本原理还是一样的。

从弹簧数量来分

从每个转子端面密封弹簧的数量来分,可分为“四弹簧式密封”和“单弹簧式密封”。

1.四弹簧式密封

如图1所示,每个转子密封端面分别有4个弹簧将密封定环压在密封动环上。这种密封结构目前还被广泛地应用在加压式捏炼机上。

   

          图1  四弹簧式密封

这种结构的优点有:密封可靠;零件加工精度要求相对较低。

但它的缺点也很明显:机器在使用过程中调整困难,要求使用人员有较高的技术水平,因为在调整过程中必须保证每个弹簧的压缩量相同,如果弹簧受力不均,会造成密封定环局部磨损严重,从而缩短其使用寿命,影响密封效果;维修更换不方便,在更换密封定圈时,必须先拆下全部4个密封弹簧,再拆下密封内套,才能更换密封定圈,由于空间的限制,进行此项工作是较为困难的。

2.单弹簧式密封

   

            图2  单弹簧式密封

如图2所示,与四弹簧外压式密封结构不同,拨叉式密封用1个大弹簧代替了原来4个小弹簧,大弹簧的力量通过件6(拨叉)传递到密封定圈上,起到与四个弹簧同样的密封效果。这种密封方式大的优点是:调整方便,用户仅仅需要调整件8(螺栓)上的螺母,对弹簧进行预紧和跟紧,就能使弹簧的力量均匀地作用在密封定圈上,不会产生4弹簧密封式由于每个弹簧的作用力不可能完全相同,从而造成密封定圈局部磨损严重的现象。这种密封方式已经成功地应用在小型的加压式捏炼机上,如3L、10L、20L,并得到了广大用户的认可。目前国内中大型捏炼机,如35L、55L、75L、110L大多仍然采用4弹簧式。拨叉式密封结构中的零件加工精度要求以及装配精度要求要高于4弹簧式,所以成本也略高,但拨叉式密封必然是一种发展趋势,越来越多的设备制造厂已经意识到了这一点。

从密封动圈的加工安装方法来看

从密封动圈的加工、安装方法来看,可分为固定式和活动式两种。

早期的密封动圈制造方法为:采用合金焊条直接在转子端面上堆焊出圆环形区域,通过机械加工得到所需要的尺寸,此圆环区域就作为密封动圈。这种方法可谓优、劣分明,优点为:由于密封动圈直接与转子轴“一刀”加工完成,它的形位公差能够达到很高的标准;缺点为:一旦密封动圈磨损,重新更换困难。需要到车床把原堆焊出的合金区域车掉,在重新进行堆焊合金,后还得上车床进行车削得到所需要的尺寸。这种方法涉及到车削、焊合金,一般的使用厂家根本无法自行更换,所以更换时一般都是返回原制造厂或原制造厂安排专业人员到用户厂进行维修,更换周期长,成本高。目前固定式结构已经被活动式结构所取代,首先将密封动圈单独加工好,其可直接安装在转子端面车削好的沟槽内,而密封动圈的安装方式又可分为“销固定式”和“胶固定式”。所谓“销固定式”,就是指密封动圈与转子通过圆柱销定位,这种安装方法精度不高,固定不可靠,已经逐渐被淘汰,取而代之的是“胶固定式“,采用一种特殊的胶将动圈和转子直接粘在一起,这种安装方法精度相对较高,固定可靠,虽然成本较高,但深受用户的欢迎。

从密封面的位置来区分

从密封面的位置来区分,可分为“混炼室内密封”和“混炼室外密封”。

1.混炼室内密封

   

             图3  混炼室内密封

所谓混炼室内密封是指密封面位于混炼室内侧(如图3所示),密封面一般距混炼室侧壁1.5~2mm,这样混炼室内的物料会进入转子端面与混炼室侧壁的间隙中,并直接堆积在密封面处。此时如果密封弹簧调整不均匀,密封静圈圆周方向受力不均匀或密封静圈磨损后没能及时跟进调整密封弹簧,造成密封面压力不足,则在上顶栓压力的作用下,胶料会被挤压到密封动环与密封静环之间,一旦这种情况发生,密封效果就会急剧下降,会出现大量漏胶的现象,此时必须将密封静环取出,进行清胶。而清胶是较为困难的。所以有很多用户反映,加压式捏炼机的密封效果不好,其实这和他们的使用方法有很大的关系,有很多只使用,而不进行维护调整,所以设备制造厂家在销售机器的同时,对操作、维修人员的培训是很重要的。

2.混炼室外密封

在要求用户正确使用的同时,设备制造厂家也在积极寻求解决措施,力争在根源上消除问题所在。于是产生了另一种密封结构,即“混炼室外密封”(如图4所示),密封面被向外移动,这样胶料进入不会直接堆积在密封面处,而密封动圈的延伸区(A部)也起到辅助密封的作用,所以这种结构要优于上一种。

   

             图4  混炼室外密封

不论是“混炼室内密封”还是“混炼室外密封”都存在一个共同的缺点,即由于转子端面与混炼室侧壁有间隙,就存在着一个胶料残留区(如图1、图2 A部放大视图所示)。残留区内的胶料,在机器卸料时是无法自动排除干净的,经常需要人工清理,但人工清理时是很困难的。特别是对于混炼彩色胶料的用户,由于经常更换胶料颜色,就需要经常清理,费时、费工。鉴于此有两种方法可以解决。其一,在混炼室侧板上增加刮胶板(如图5所示),这样可以将转子端面与混炼室侧壁间隙中的胶料清理出来,使用效果很好。但也存在着另外一个弊端,即由于刮胶板与转子端面的间隙很小,在机器工作过程中转子受热膨胀,此时如果刮胶板与转子端面的间隙掌握不好,很可能会产生转子端面与刮胶板相碰的现象,一旦这种现象产生会对机器造成较大的损伤,所以采用这种方法的制造厂家一定要进行周密的计算和测试方可。

       

图5  在混炼室侧板上增加刮胶板,将转子端面与混炼室侧壁间隙中的胶料清理出来

其二,如图6所示,将密封动、静圈外径按同尺寸制造,并加大转子棱峰端面与侧板的间隙,这样消除绝大部分的胶料残留区,而转子棱峰端面与侧板的间隙中的胶料很容易清理,一般卸料时可自动排出。这种方法较第一种方法清胶效果更好,同时安全性上也更优越。

    


图6  将密封动、静圈外径按同尺寸制造,并加大转子棱峰端面与侧板的间隙,可消除绝大部分的胶料残留


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